Ni掺杂ZrO₂负载PtNi

无碳载体极低活性损失

利用活性金属-载体相互作用制备的金属间PtNi催化剂载于掺杂Ni的立方氧化锆上，在无碳载体下实现了燃料电池中前所未有的耐久性。

Zijie, Lin · 夏雨 · Li, Shenzhou · Liu, Xuan · Shi, Hao · Gang, Lu · 王谭源 · 王林 · 黄云辉 · Elbaz, Lior · 李箐

Angewandte Chemie - International Edition 2024

参数信息

质量活性损失

17.8 %

质量活性

0.76 A mgPt⁻¹

峰值功率密度（H₂-O₂）

1.52 W cm⁻²

峰值功率密度（H₂-空气）

0.92 W cm⁻²

质量活性衰减

18.4 %

技术优势

无碳载体

以Ni掺杂立方ZrO₂替代碳载体，从根源上杜绝碳腐蚀问题。

耐久性突出

半电池中经历40万次加速耐久测试后质量活性仅损失17.8%，为无碳载体Pt基催化剂最佳报告值。

活性优异

在0.9 V下质量活性达0.76 A mgPt⁻¹，H₂-O₂中峰值功率密度1.52 W cm⁻²，优于无碳载体Pt基催化剂。

机理清晰

DFT计算揭示，RMSI诱导的氧空位增加导致Pt电子富集，降低了ORR能垒和Pt与*OH间的Bader电荷转移。

应用场景

• 质子交换膜燃料电池：提供高耐久、高活性的无碳载体阴极催化剂，延长膜电极寿命。
• 氢能发电：作为氢燃料电池关键材料，推动高效稳定的氢能发电。
• 电催化氧还原：通过调控氧空位和电子结构，降低氧还原能垒，提升ORR动力学。
• 金属间化合物催化剂：利用RMSI构建稳定的L10-PtNi金属间结构，提升催化稳定性。